北斗高精度定位技術(shù)在船舶運(yùn)輸和安全監(jiān)控管理中的應(yīng)用研究

潘旗艷

【摘 要】文章以智能水運(yùn)為研究方向，以廣西區(qū)域港口、西江流域船舶及危險(xiǎn)品船舶為應(yīng)用對象，以“互聯(lián)網(wǎng)+北斗高精度定位技術(shù)”為研究突破口，通過分析北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)及水運(yùn)運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出實(shí)現(xiàn)智能化船舶運(yùn)輸和安全監(jiān)控管理的解決方案，推動(dòng)“北斗+水運(yùn)”“互聯(lián)網(wǎng)+水運(yùn)”的發(fā)展應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】北斗高精度；“互聯(lián)網(wǎng)+”；船舶運(yùn)輸；安全監(jiān)控

【中圖分類號】U698 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）02-0092-03

0 引言

智能化技術(shù)的應(yīng)用是我國傳統(tǒng)行業(yè)轉(zhuǎn)型的重要實(shí)現(xiàn)手段，其中以中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）與“互聯(lián)網(wǎng)+”為主的技術(shù)手段更是成為目前傳統(tǒng)行業(yè)實(shí)現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型的重要實(shí)現(xiàn)措施。在此基礎(chǔ)上，以水運(yùn)業(yè)為主的交通運(yùn)輸行業(yè)對實(shí)現(xiàn)智慧交通的需求日益變大，如何實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸智能管理和安全智能監(jiān)控管理成為交通運(yùn)輸業(yè)當(dāng)下需解決的重點(diǎn)問題。

在此背景下，本文以智能水運(yùn)為研究方向，以廣西區(qū)域港口、西江流域船舶及危險(xiǎn)品船舶為應(yīng)用研究對象，以北斗高精度定位技術(shù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)為關(guān)鍵技術(shù)，以解決船舶運(yùn)輸和安全監(jiān)控問題、提高港航監(jiān)管效率及預(yù)防水上客貨運(yùn)交通事故為主要目的，圍繞實(shí)現(xiàn)智能化船舶流域運(yùn)輸監(jiān)控管理、危險(xiǎn)品船舶安全預(yù)警管理和渡口安全監(jiān)控管理展開研究。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

我國自行研制的“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)”在森林防火、水利防汛、交通運(yùn)輸?shù)让裼?、軍用領(lǐng)域產(chǎn)生了顯著的社會(huì)效益[1]，并在我國的水文監(jiān)測、地質(zhì)勘探、氣象預(yù)測、海洋觀測、災(zāi)害情報(bào)、救援調(diào)度、生產(chǎn)安全監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)墑情監(jiān)測、危險(xiǎn)品儲存及運(yùn)輸監(jiān)控等方面都發(fā)揮了重要的作用[2]。

由此可知，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)逐漸融入民眾的生活中，在各個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展不斷被創(chuàng)新應(yīng)用，逐漸形成“北斗+傳統(tǒng)行業(yè)”的應(yīng)用發(fā)展模式。

1.2 互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

中國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展至今從最初的門戶、游戲、搜索的時(shí)代，到人們深度應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息的獲取、發(fā)布、互動(dòng)，中國企業(yè)逐漸演變成通用型互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用企業(yè)[3]。目前，中國的互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)，互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入商業(yè)生態(tài)的系統(tǒng)中[4]，形成“互聯(lián)網(wǎng)+”傳統(tǒng)行業(yè)模式，并在水運(yùn)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、金融、交通、旅游等領(lǐng)域展開應(yīng)用，逐漸實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)行業(yè)向智慧行業(yè)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展。

1.3 水運(yùn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

船舶運(yùn)輸是水運(yùn)業(yè)從開始至今最主要的交通運(yùn)輸方式，其水運(yùn)運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展主要圍繞客運(yùn)、貨源、船舶、港口、航道等方面展開。

中國水運(yùn)經(jīng)歷了600年前的輝煌、明清的衰落、新中國成立后的復(fù)興、改革開放以來的壯大等階段，形成其曲折向上的發(fā)展軌跡[5]。目前，水運(yùn)業(yè)發(fā)展面臨智能化技術(shù)體系改革的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的運(yùn)輸管理方式已經(jīng)無法滿足當(dāng)下水路運(yùn)輸?shù)闹悄芑枨?，水路運(yùn)輸未來的發(fā)展方向?qū)@船舶智能化、航道智能化、港口智能化、海事監(jiān)管智能化展開[6]。

2 北斗高精度定位技術(shù)在船舶運(yùn)輸和安全監(jiān)控管理的應(yīng)用研究

2.1 研究思路

本文圍繞“互聯(lián)網(wǎng)+北斗高精度定位技術(shù)”聯(lián)合視頻監(jiān)控技術(shù)、GIS（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）等關(guān)鍵技術(shù)的集成應(yīng)用展開研究，其目的是構(gòu)建一個(gè)適用于船舶運(yùn)輸和安全監(jiān)控管理的平臺，并通過軟硬件結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)北斗高精度定位技術(shù)在船舶流域運(yùn)輸監(jiān)控管理、危險(xiǎn)品船舶安全預(yù)警管理和渡口安全監(jiān)控管理上的應(yīng)用。初步的平臺建設(shè)架構(gòu)圖如圖1所示。

平臺的建設(shè)思路如下。

（1）平臺主要面向廣西港航運(yùn)輸相關(guān)管理部門提供服務(wù)，滿足相關(guān)管理部門對西江流域船舶的運(yùn)輸監(jiān)控和安全管理的綜合性需求。

（2）通過研究構(gòu)建大數(shù)據(jù)服務(wù)體系，接入管理部門數(shù)據(jù)，完成跨區(qū)域、跨部門、跨政企、跨業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間的互聯(lián)互通。

（3）平臺在滿足使用人員對管理智能化的需求的基礎(chǔ)上展開建設(shè)，依托具備亞米級定位的高精度船載北斗終端完成船舶的精準(zhǔn)位置定位，聯(lián)合攝像機(jī)和多傳感器設(shè)備共同應(yīng)用完成對西江流域船舶、危險(xiǎn)品船舶和渡口的安全監(jiān)控管理研究。

2.2 北斗高精度定位與船舶流域運(yùn)輸監(jiān)控管理

船舶流域監(jiān)控管理由港航相關(guān)管理部門通過監(jiān)控中心和監(jiān)控管理平臺對西江流域船舶進(jìn)行監(jiān)控管理（如圖2所示）。

以監(jiān)控平臺為軟件支撐，以船載北斗終端為硬件支撐，以GIS電子地圖為信息顯示支撐，構(gòu)建無線自組網(wǎng)絡(luò)，形成監(jiān)控專網(wǎng)，對航道、港口等各監(jiān)控點(diǎn)布置視頻監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對船舶流域的運(yùn)輸監(jiān)控管理。

（1）聯(lián)合攝像機(jī)、高精度船載北斗終端、傳感器設(shè)備完成船舶航運(yùn)過程中的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集，采用3G/4G/WIFI等傳輸網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)傳輸。

（2）采集的船舶分布情況、航行情況、船舶位置信息、運(yùn)輸路線等數(shù)據(jù)信息在GIS電子地圖上精準(zhǔn)展示。

（3）管理人員通過點(diǎn)擊平臺系統(tǒng)上的GIS電子地圖，將直觀地顯示出某個(gè)區(qū)域的船舶的位置信息及航行情況，便于管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)船舶是否行駛正常，如偏離既定軌跡，將由平臺自動(dòng)響應(yīng)向船舶駕駛員傳遞提醒信息。

2.3 北斗高精度定位與危險(xiǎn)品船舶安全預(yù)警管理

研究所有入網(wǎng)危險(xiǎn)品運(yùn)輸船舶的安全監(jiān)控管理。

（1）船舶安裝重力傳感器，對油的重量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，配合液面增減感應(yīng)裝置對船舶漏油、危險(xiǎn)品泄露等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)感應(yīng)。

（2）船舶、主干航道和危險(xiǎn)品碼頭安裝視頻監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對危險(xiǎn)品船舶運(yùn)輸、裝卸作業(yè)等流程納入全程監(jiān)控范圍。

（3）通過高精度船載北斗終端、多傳感器設(shè)備和攝像頭視頻設(shè)備對危險(xiǎn)品船舶的位置、外部環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境數(shù)據(jù)、船長/船員行為數(shù)據(jù)、運(yùn)輸貨物狀態(tài)數(shù)據(jù)和危險(xiǎn)信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)監(jiān)控的數(shù)據(jù)指標(biāo)分析判斷危險(xiǎn)信號、安全隱患等，預(yù)先進(jìn)行船舶運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)的提前預(yù)警。

（4）預(yù)警數(shù)據(jù)通過3G/4G/WIFI等數(shù)據(jù)傳輸方式傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，其平臺接收預(yù)警信息做出應(yīng)急響應(yīng)，并根據(jù)前端的高精度船載北斗終端采集到的危險(xiǎn)品船舶的精確位置進(jìn)行應(yīng)急路線規(guī)劃。

2.4 北斗高精度定位與渡口安全監(jiān)控管理

構(gòu)建渡口視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)，聯(lián)合視頻設(shè)備共同完成渡口和客渡船的安全監(jiān)控管理。

（1）以移動(dòng)性監(jiān)控模式為接入點(diǎn)，安裝攝像頭在渡口碼頭指定區(qū)域，并將視頻服務(wù)器和攝像機(jī)安裝在船舶上，聯(lián)合渡口視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)的前端視頻采集子系統(tǒng)和監(jiān)控中心共同完成對廣西渡口碼頭的運(yùn)作情況、渡船航行軌跡、渡船傾斜角及客渡安全管理的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。

（2）采用視頻監(jiān)控和北斗高精度定位融合應(yīng)用實(shí)時(shí)監(jiān)控和精準(zhǔn)定位船舶所處地理位置，通過無線視頻傳輸技術(shù)傳輸所有的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和視頻畫面回到監(jiān)控中心的管理平臺上，監(jiān)控中心通過現(xiàn)場船載無線視頻及時(shí)觀看到現(xiàn)場的真實(shí)情況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3 效益分析

北斗高精度定位技術(shù)在水運(yùn)業(yè)的研究應(yīng)用將有效地推動(dòng)以廣西為示范區(qū)域的“北斗+水運(yùn)業(yè)”的發(fā)展，未來將逐步帶動(dòng)全國北斗行業(yè)的發(fā)展。

（1）提高管理部門監(jiān)管效率。研究成果的應(yīng)用有效地打破了傳統(tǒng)的船舶監(jiān)管模式，增強(qiáng)港航管理部門對航運(yùn)市場、渡口、船舶等的管理，提高港航管理部門的監(jiān)管效率和企業(yè)的管理水平。

（2）節(jié)省成本投入。采用視頻監(jiān)控和北斗高精度定位融合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)渡口、船舶運(yùn)輸?shù)膶?shí)時(shí)監(jiān)控，減少管理人員下現(xiàn)場的管理次數(shù)，減少人力資源和時(shí)間的投入，節(jié)省人工開支、交通和差旅費(fèi)用。

（3）降低事故率。北斗高精度定位技術(shù)在船舶運(yùn)輸管理中的應(yīng)用為對危險(xiǎn)品船舶的航行情況進(jìn)行精確定位和追蹤，為運(yùn)輸過程中存在的漏油、火災(zāi)、危險(xiǎn)品泄露等潛在危險(xiǎn)提供智能監(jiān)控和預(yù)警手段，有助于減少水上危險(xiǎn)品船舶運(yùn)輸可能產(chǎn)生的泄露、爆炸、污染、火災(zāi)等事故。

4 結(jié)論

綜上所述，北斗高精度定位技術(shù)及其系列研究成果在水運(yùn)行業(yè)的研究應(yīng)用為港航相關(guān)管理部門提供了智能化的監(jiān)控管理手段，有效地推動(dòng)了北斗產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。未來將以“互聯(lián)網(wǎng)+北斗高精度定位技術(shù)”的融合應(yīng)用技術(shù)為主流，全面帶動(dòng)傳統(tǒng)行業(yè)的智能化發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

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[2]李源，錢向陽，李紹雄.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)在與前景[J].通訊世界，2016（14）：217-218.

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[4]胡曉萌，黃宣樺.“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展?fàn)顟B(tài)的倫理反思[J].長沙大學(xué)學(xué)報(bào)，2016（3）：82-85.

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